【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于资源分配，具体的说是涉及一种分布式star-ris辅助noma短包通信系统的平均块长优化方法。
技术介绍
1、最近，超可靠和低延迟通信(urllc)已成为5g及更高版本等下一代网络的关键技术。作为urllc中的关键技术，与使用无限块长(ibl)方案相比，采用短包通信(spc)可以提供更低的延迟和更高的可靠性。然而，传统的基于香农容量的评估方法已不足以评估spc系统的要求，因为传统对无线信道中引入的失真和热噪声进行平均的方法对接收机正确恢复传输信号并实现信道容量的条件必须是渐进的，即分组长度到无穷大。为了应对这个问题，可以利用有限块长度信息理论，来准确地近似最大可实现速率(mar)和块错误率(bler)。
2、为了满足更高的数据速率、频谱效率和更宽的覆盖范围的需求，可重构智能表面(ris)近年来引起了人们的关注，它能够通过每个元件的振幅和相移灵活控制无线入射信号的传播，从而提高通信性能。然而，当用户位于ris和源节点的另一边时，仅反射ris设计的覆盖范围即半空间覆盖)是有限的。此时就需要引入可同时透射与反射的可重构智能表面(star-ris)，它能同时进行信号的反射和透射，从而实现全方位360°的信号覆盖。
3、noma(非正交多址技术)被提出为了在确保用户体验的同时，更高效地利用频谱资源。其核心思想是在发送端进行非正交传输，从而主动引入干扰信息。然后在接收端，通过串行干扰消除技术(sic)来实现正确的解调。尽管采用sic技术会增加接收机的复杂性，但这种方法能显著提高频谱效率。简而言之，nom
4、鉴于此，有必要提出一种分布式star-ris辅助noma短包通信系统的平均块长优化方法，最小化系统整体的公共块长，并确定最优的基站功率分配系数与star-ris的透射反射系数，以解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种分布式star-ris辅助noma短包通信系统系统的平均块长优化方法，可用于在urllc短包通信系统中的资源分配
，来提高系统的最大可实现速率和频谱效率。
2、为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术是一种分布式star-ris辅助noma短包通信系统的平均块长优化方法，该方法适用于具有多star-ris的短包下行通信系统，该系统包括一个单天线基站，两个用户和k个star-ris。假设基站和用户之间没有直连链路，基站在star-ris的帮助下，通过非正交多址noma的方式向两个用户发送短包信息。首先基于统计信道状态信息推导了有限信噪比下的平均误块率(bler)的闭合表达式。然后在满足平均bler的条件下，基于最小化系统公共块长度的原则来确定功率分配系数以及透射和反射系数。
4、该方法包括以下步骤：
5、s1：基站首先获取各个设备之间的统计信道状态信息和基站的发送信噪比ρ。
6、s2：根据步骤s1所收到的信息，基站通过noma的方式，利用多个star-ris下行将短包信息传输给两个用户，得出在有限信噪比下和高信噪比下的平均误块率表达式。
7、s3：根据步骤s2所求得的高信噪比时的平均误块率表达式，提取出用户1与用户2的块长表达式。
8、s4：根据步骤s3所得到的表达式，基于最小化该系统的公共块长，得出最优的基站的功率分配系数和star-ris的透射和反射系数。
9、优选地，在步骤s1中，所述信道状态信息按照如下方式建模：该系统中各个设备均是单天线，每个star-ris有n个元件，定义：fkn表示基站到第k个star-ris的第n个元件之间的信道增益，gikn表示第k个star-ris的第n个元件到用户i之间的信道增益。将这些设备之间的信道建模为nakagami-m信道。
10、优选地，在步骤s2中，基站与两个用户之间的直连链路被阻塞，只能通过star-ris将信号反射给用户。基站向用户i发送的信号用xi表示，数据比特数与块长度分别为ti和li，其中当i取1时表示用户1，i取2时表示用户2。
11、优选地，在步骤s2中，用户1与用户2的在有限信噪比下的平均误块率表达式分别如下：
12、
13、在高信噪比下的平均误块率表达式分别如下：
14、
15、其中，γ(a)和γ(a，b)分别表示伽马函数和下不完全伽马函数，即：
16、伽马分布的形状参数和比例参数分别为：ω1＝ο1/ρα1，ω2＝ο2/ρ(α2-α1ο2)。其中，ρ表示基站发送端信噪比，αi为基站给用户i的功率分配系数，βi为star-ris的透射或反射系数，μi，和οi分别为用户i所接收信号的均值，方差和信干噪比，即：
17、
18、
19、
20、其中，mbk和mik分别为基站到第k个star-ris、第k个star-ris到用户i的nakagami分布的形参，dbk和dik分别表示基站到第k个star-ris的中心位置、第k个star-ris的中心位置到用户i的距离，ti和li分别表示基站发送给用户i的信号的数据量和块长度。其中当i取1时表示用户1，i取2时表示用户2。
21、优选地，在步骤s3中，用户1与用户2的最小块长表达式分别如下：
22、
23、
24、其中，用户i能够满足接受条件的bler阈值。
25、优选地，在步骤s4中，求得系统的最小公共块长及其对应的功率分配系数以及透射和反射系数的步骤如下：
26、s401：将两个用户的最小块长表达式联立得到最小公共块长与功率分配系数以及透射和反射系数的关系式：lmin＝min(max(l1,min,l2,min))。
27、s402：设定一个判决门限δ，对基站给用户1的功率分配系数α_old和star-ris的反射系数β_old设定一个初始值。
28、s403：将α_old和β_old带入到步骤s401中的最小公共块长表达式中，得到lmin_old。
29、s404：将β1固定为β_old，通过一维搜索找出0到0.5之间使公共块长最小的α1，记为α_new。
30、s405：将α1固定为α_new，通过一维搜索找出0到1之间使公共块长最小的β1，记为β_new。
31、s406：将α_new和β_new带入到步骤s401中的最小公共块长表达式中，求出此时的最小公共块长，记为lmin_new。
32、s407：判断|lmin_new-lmin_old|≤δ是否成立。
33、s408：如果|lmin_new-lmin_old|≤δ不成立，则将α_new和β_new的值分别赋给α_old和β_old，返回步骤s403。
34、s409：如果|lmin_new本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：该方法适用于具有多STAR-RIS的短包下行通信系统，该系统包括一个单天线基站，两个用户和K个STAR-RIS，假设基站和用户之间没有直连链路，单天线基站在STAR-RIS的帮助下，通过非正交多址NOMA的方式向两个用户发送短包信息，具体的所述平均块长优化方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤1中，信道状态信息按照如下方式建模：具有多STAR-RIS的短包下行通信系统中各个设备均是单天线，每个STAR-RIS有N个元件，定义：fkn表示基站到第k个STAR-RIS的第n个元件之间的信道增益，gikn表示第k个STAR-RIS的第n个元件到用户i之间的信道增益，将这些设备之间的信道建模为Nakagami-m信道。
3.根据权利要求1所述的分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤2中，单天线基站与两个用户之间只能通过STAR-RIS将信号反
4.根据权利要求3所述的分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤2中，用户1与用户2的在有限信噪比下的平均误块率表达式分别如下：
5.根据权利要求1所述的分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤3中，用户1与用户2的最小块长表达式分别如下：
6.根据权利要求1和权利要求5所述的分布式STAR-RIS辅助NOMA短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤4中，求得短包下行通信系统块长的最小公共块长及其对应的功率分配系数以及透射和反射系数，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式star-ris辅助noma短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：该方法适用于具有多star-ris的短包下行通信系统，该系统包括一个单天线基站，两个用户和k个star-ris，假设基站和用户之间没有直连链路，单天线基站在star-ris的帮助下，通过非正交多址noma的方式向两个用户发送短包信息，具体的所述平均块长优化方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的分布式star-ris辅助noma短包通信系统的平均块长优化方法，其特征在于：在步骤1中，信道状态信息按照如下方式建模：具有多star-ris的短包下行通信系统中各个设备均是单天线，每个star-ris有n个元件，定义：fkn表示基站到第k个star-ris的第n个元件之间的信道增益，gikn表示第k个star-ris的第n个元件到用户i之间的信道增益，将这些设备之间的信道建模为nakagami-m信道。
3.根据权利要求1所述的分布式sta...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡艳，王鸿博，张军，魏亮，檀朝红，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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